高效能低功耗磁流變半主動與主動一體化減振裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及磁流變阻尼減振領(lǐng)域，尤其涉及一種高效能低功耗磁流變半主動與主動一體化減振裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]磁流變液半主動減振器由于具有阻尼力大小調(diào)節(jié)范圍寬，響應(yīng)速度快以及工作溫度范圍大、耗能少等特點(diǎn)而得到廣泛的關(guān)注和研宄，現(xiàn)有的磁流變半主動減振器通過控制勵磁線圈的電流或電壓強(qiáng)度可以改變施加在磁流變液上的磁場強(qiáng)度以改變磁流變液的粘度從而控制磁流變器件產(chǎn)生的阻尼力大小，進(jìn)行減振，但是減振效果沒有主動控制好，但是主動控制的耗能太大，不利于廣泛普及。
[0003]因此，需要對現(xiàn)有的半主動控制磁流變減振器進(jìn)行改進(jìn)，在半主動減振不能滿足減振適應(yīng)能力時，通過較短時間內(nèi)供給較少能量的主動控制提高減振系統(tǒng)的適應(yīng)能力，以達(dá)到滿足減振的標(biāo)準(zhǔn)與要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供高效能低功耗磁流變半主動與主動一體化減振裝置，以解決上述問題。
[0005]本發(fā)明提供的高效能低功耗磁流變半主動與主動一體化減振裝置，包括外缸筒、活塞桿、中部端蓋、內(nèi)缸筒，所述活塞桿與內(nèi)缸筒連接，所述中部端蓋將外缸筒的腔體分為上腔室和下腔室，，所述內(nèi)缸筒將下腔室分為壓縮腔和復(fù)原腔，所述活塞桿上端穿過所述上腔室、復(fù)原腔和外缸筒的上端蓋并伸出所述外缸筒，所述內(nèi)缸筒的軸線方向設(shè)有通孔式流動通道，所述內(nèi)缸筒設(shè)有鐵芯和勵磁線圈，所述鐵芯為多個，并繞內(nèi)缸筒的內(nèi)圓周均勻排列圍繞形成所述通孔式流動通道，所述外缸筒內(nèi)填充有磁流變液；
[0006]所述活塞桿上設(shè)有永磁體，所述上腔室內(nèi)部圓周設(shè)有磁場線圈，用于當(dāng)活塞桿往復(fù)運(yùn)動時帶動所述永磁體于內(nèi)缸筒的磁場線圈相對運(yùn)動并產(chǎn)生電能。
[0007]進(jìn)一步，還包括供電模塊和控制器，所述控制器與供電模塊連接，所述供電模塊包括外部供電模塊和用于將永磁體與磁場線圈相對運(yùn)動產(chǎn)生的電能進(jìn)行存儲的內(nèi)部儲能模塊，所述外部供電模塊的電力輸出端與磁場線圈連接，所述內(nèi)部儲能模塊的電力輸出端與勵磁線圈連接。
[0008]進(jìn)一步，所述系統(tǒng)的工作模式分為主動減振模式和半主動減振模式，
[0009]所述半主動減振模式為內(nèi)部儲能模塊對勵磁線圈進(jìn)行供電，所述控制器根據(jù)活塞桿的運(yùn)動狀態(tài)控制系統(tǒng)產(chǎn)生相應(yīng)的阻尼力；
[0010]所述主動減振模式為當(dāng)啟動外部供電模塊對磁場線圈進(jìn)行供電，所述控制器進(jìn)行主動控制。
[0011]進(jìn)一步，還包括用于采集活塞桿運(yùn)動狀態(tài)的信號采集模塊，所述信號采集模塊與控制器連接，當(dāng)所述控制器根據(jù)信號采集模塊采集的信號判斷減振系統(tǒng)在半主動狀態(tài)不能滿足減振要求時，控制器對系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行切換。
[0012]進(jìn)一步，所述鐵芯成對設(shè)置并繞內(nèi)缸筒的內(nèi)圓周均勻排列，沿內(nèi)缸筒軸向排列設(shè)有兩對鐵芯，鐵芯的外端面為內(nèi)錐面。
[0013]進(jìn)一步，所述控制器將系統(tǒng)的工作模式由半主動減振模式切換至主動減振模式時，控制器控制內(nèi)部儲能模塊停止對勵磁線圈進(jìn)行供電。
[0014]進(jìn)一步，所述活塞桿位于上腔室內(nèi)的桿段兩側(cè)設(shè)置有向中心凹陷的凹槽，所述永磁體設(shè)置在所述凹槽內(nèi)。
[0015]進(jìn)一步，所述活塞桿包括上半部和下半部，所述永磁體設(shè)置于所述活塞桿上下兩半部之間且分別與上下兩半部固定連接，所述永磁體的外徑與所述活塞桿上下兩半部的外徑相同。
[0016]進(jìn)一步，所述下腔室內(nèi)設(shè)有補(bǔ)償單元，所述補(bǔ)償單元為浮動活塞，所述浮動活塞上設(shè)置有減重凹槽。
[0017]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明提供的高效能低功耗磁流變半主動與主動一體化減振裝置處于半主動控制狀態(tài)時，活塞做往復(fù)運(yùn)動，由活塞桿帶動永磁體在磁場線圈的內(nèi)腔內(nèi)往復(fù)運(yùn)動，從而將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，電能存儲于內(nèi)部儲能模塊，控制器控制內(nèi)部儲能模塊對勵磁線圈供電，改變阻尼力大??；當(dāng)系統(tǒng)在半主動減振狀態(tài)下產(chǎn)生的阻尼力不能滿足阻尼要求時，通過停止對勵磁線圈的供電，并控制開啟外部供電模塊對磁場線圈供電，以使活塞產(chǎn)生相應(yīng)方向的運(yùn)動，達(dá)到主動控制的目的，使磁流變減振裝置具有相當(dāng)好的自適應(yīng)性。由于直線電機(jī)部分可以感知活塞桿與缸筒相對運(yùn)動狀態(tài)，可以降低傳感器的成本。減振裝置處于主動減振模式時，由于內(nèi)缸筒內(nèi)的流動通道直徑較大，可以產(chǎn)生比傳統(tǒng)基于流動模式和剪切模式的磁流變裝置較小的零場阻尼力，有利于降低主動模式時對減振裝置輸入的能量；由于內(nèi)缸筒內(nèi)的通孔式流動通道直徑較大，可以避免傳統(tǒng)基于流動模式和剪切模式的磁流變裝置在高速沖擊時的通道堵塞現(xiàn)象，具有更好的減振特性；流通通道尺寸較大從而在對磁流變液的顆粒尺寸選擇上要求較低，可以降低在制作磁流變液的成本，降低減振裝置的總成本。
【附圖說明】
[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0019]圖1是本發(fā)明的原理示意圖。
[0020]圖2是本發(fā)明的內(nèi)缸筒左視圖。
[0021]圖3為本發(fā)明的永磁體與活塞桿另一種相互配合方式的結(jié)構(gòu)示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述:圖1是本發(fā)明的原理示意圖；圖2是本發(fā)明的內(nèi)缸筒左視圖；圖3為永磁體與活塞桿另一種相互配合方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]如圖1、2所示，本實(shí)施例中的系統(tǒng)包括外缸筒3、活塞桿1、中部端蓋17、內(nèi)缸筒7，所述活塞桿I與內(nèi)缸筒7連接，所述中部端蓋17將外缸筒3的腔體分為上腔室和下腔室，所述上腔室為直線電機(jī)部分，所述下腔室為磁流變減振部分，所述內(nèi)缸筒7將下腔室分為壓縮腔和復(fù)原腔，所述活塞桿I上端穿過所述上腔室和外缸筒3的上端蓋2并伸出所述外缸筒3，所述內(nèi)缸筒7的軸線方向設(shè)有通孔式流動通道，所述內(nèi)缸筒7設(shè)有鐵芯和勵磁線圈6，所述鐵芯為多個，并繞內(nèi)缸筒7的內(nèi)圓周均勻排列圍繞形成所述通孔式流動通道，所述外缸筒3內(nèi)填充有磁流變液；所述活塞桿I上設(shè)有永磁體16，所述上腔室內(nèi)部圓周設(shè)有磁場線圈15，當(dāng)活塞桿I往復(fù)運(yùn)動時帶動所述永磁體16于內(nèi)缸筒7的磁場線圈15相對運(yùn)動并產(chǎn)生電能。磁流變液主要在內(nèi)缸筒7中心的通孔式流動通道內(nèi)流動，因通孔式流動通道的直徑可以達(dá)到2_以上，故在零場阻尼力方面，比傳統(tǒng)工作間隙0.5-1_的磁流變減振器要小很多，可以忽略不計，從而近似實(shí)現(xiàn)完全可控；同時因通孔式流動通道的尺寸大，不易堵塞，故比傳統(tǒng)直線型磁流變減振器在高速高沖擊下具有更好的特性；同時因通孔式流動通道尺寸相對較大，在對磁流變液的顆粒尺寸選擇上要求較低，可以降低在制作磁流變液的成本，從而降低系統(tǒng)總成的成本。因零場阻尼力較小，故在此減振器的基礎(chǔ)上集成主動控制系統(tǒng)后，可以較容易實(shí)現(xiàn)由半主動控制模式切換到主動控制模式，有利于降低主動模式時對減振裝置輸入的能量。
[0024]本實(shí)施例中的減振裝置的阻尼力主要包括兩部分:直線電機(jī)部分的力值與磁流變減振器部分的力值；力值的分配需要在結(jié)構(gòu)設(shè)計時對電機(jī)和活塞結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。
[0025]在本實(shí)施例中，磁流變系統(tǒng)還包括供電模塊和控制器，所述控制器與供電模塊連接，所述供電模塊包括外部供電模塊和用于將永磁體16與磁場線圈15相對運(yùn)動產(chǎn)生的電能進(jìn)行存儲的內(nèi)部儲能模塊，所述外部供電模塊的電力輸出端與磁場線圈15連接，所述內(nèi)部儲能模塊的電力輸出端與勵磁線圈6連接。內(nèi)缸筒7內(nèi)的鐵芯成對設(shè)置并繞內(nèi)缸筒的內(nèi)圓周均勻排列，沿內(nèi)缸筒軸向排列設(shè)有兩對鐵芯，鐵芯的外端面為內(nèi)錐面，在本實(shí)施例中，鐵芯的數(shù)量為4個，鐵芯I 5與鐵芯III 12為一對，鐵芯II 11與鐵芯IV 13為一對，4個鐵芯的結(jié)構(gòu)相同，其中鐵芯I 5與鐵芯II 11的外端面相背設(shè)置，鐵芯III12與鐵芯IV13的外端面相背設(shè)置，鐵芯I 5與鐵芯III 12同各自上的勵磁線圈組成內(nèi)有通孔式流動通道的環(huán)狀筒，鐵芯II 11與鐵芯IV 13同各自上的勵磁線圈組成內(nèi)有通孔的環(huán)狀筒。
[0026]在本實(shí)施例中，磁流變系統(tǒng)的下腔室中還設(shè)置有補(bǔ)償單元，所述補(bǔ)償單元為浮動活塞8，所述浮動活塞8上設(shè)置有減重凹槽。
[0027]活塞桿I位于上腔室內(nèi)的桿段兩側(cè)設(shè)置有向中心凹陷的凹槽，永磁體16設(shè)置在